物理科技生物学-PHYICA

研究发现长短期记忆争夺大脑空间

医学研究 2022-08-27 21:52:06

UCI睡眠研究人员和认知科学家Sara Mednick领导的团队发现,睡眠期间的长期记忆和工作记忆处理相互竞争

为了优化两者,她建议早睡,以最大限度地延长慢波睡眠时间,即处理记忆的时间

信用:史蒂夫·齐利乌斯/ UCI 大脑是一个战场,认知领域争夺有限的资源,这在睡眠期间似乎尤其如此

加州大学欧文分校领导的研究小组发现,休息时发生的长期记忆巩固和工作记忆过程是有代价的

这项发表在《美国国家科学院院刊》上的研究首次阐明了人脑中的这一关键权衡

合著者、UCI认知科学教授萨拉·梅德尼克说:“睡眠期间长期记忆和工作记忆处理的独立离线神经机制相互竞争,这意味着大脑必须在两者之间切换。”

“我们的发现为这种睡眠转换机制提供了第一个证据

" 她是UCI睡眠和认知实验室的主任,专门研究休息在人类记忆中的关键作用

在这项研究中,梅德尼克的研究团队既关注长期记忆——长时间记住生日和重要事件等信息的能力,也关注短期/工作记忆——短时间保存电话号码或购物清单等信息,然后在不再需要时忘记的能力

“前者在海马体中被加工,并依靠睡眠纺锤体的产生来巩固,睡眠纺锤体是大脑皮层活动的短暂爆发,可以用脑电图仪测量,”研究的合著者、UCI认知科学研究生皮恩-陈春说

“后者在额叶皮层进行处理,并依赖于副交感神经系统——身体的自然制动器,它降低皮质醇水平,并有助于‘休息和消化’功能,可通过心率变异性来衡量

" 研究发现,工作记忆和长期记忆都依赖包括睡眠在内的离线时间来有效完成任务

这两种截然不同的记忆过程发生在同一周期的慢波睡眠中,慢波睡眠发生在睡眠的前三到四个小时

“我们有兴趣确定睡眠是如何同时做这些完全不同的事情的

具体来说,我们想弄清楚在慢波睡眠期间大脑发生了什么,它可以记录长期记忆,同时还能改善短期/工作记忆,”梅德尼克说

为了做到这一点,该团队依赖于之前在睡眠和认知实验室进行的研究,该研究发现睡眠辅助药物唑吡坦——安必恩的通用等效物——可以增强海马体的睡眠纺锤体活动,从而改善长期记忆的表现

在这项新研究中,参与者使用操作跨度任务(记住数学题之间出现的字母串)和单词对关联任务(记住出现的单词组合)进行预测试,分别获得工作记忆和长期记忆表现的基线测量

然后给受试者服用唑吡坦或安慰剂,在实验室睡觉,同时研究人员用心电图监测他们的心率变异性,用脑电图监测他们的大脑活动

眼电描记术被用来测量眼球运动,以确定夜间不同时间间隔的睡眠阶段

醒来后,参与者重复前一天晚上的测试

与服用安慰剂的人相比,服用唑吡坦的人在长期记忆任务中表现更好,但在工作记忆任务中表现更差

该发现与脑电图和心电图记录相一致,表明服用唑吡坦的受试者纺锤体产生增加,心率变异性降低,反之亦然

值得注意的是,长期记忆和工作记忆的改善之间的权衡程度预测了第二天早上在表现中发现的偏差量;更多的纺锤波/更少的心率变异性导致了更多的长期记忆/更少的工作记忆

梅德尼克说:“通过了解记忆是如何形成、加工和保留的,我们可以了解它们是如何得到改善的,以及记忆能力是如何因衰老或疾病而衰退的。”

“这些发现对于进一步研究药理学的认知后果,以及睡眠对衰老大脑和神经退行性疾病(如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症)患者的影响非常重要

" 至于优化长短期记忆的表现,她补充道:“好好休息一晚的重要性怎么强调都不为过

跳过暴饮暴食看电视的冲动,而是尽可能早地入睡,这样你就能最大限度地利用慢波睡眠周期的每一分钟

"

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